Das Einsetzen einer Hüftprothese ist inzwischen ein häufig durchgeführter Eingriff. Im Schnitt haben 90 Prozent der Operierten eine ausgezeichnete Schmerzlinderung und eine verbesserte Beweglichkeit für tägliche Routinetätigkeiten. Aufgrund dieser Ergebnisse erhalten immer mehr junge Menschen eine Hüftprothese. Da jüngere Patienten im Schnitt viel aktiver als ältere Patienten sind, ist ein Materialverschleiß schneller möglich. Zugleich steigt die Lebenserwartung immer weiter. Aus dem Grund wird neben der Problematik der Lockerung einer Hüftprothese das Thema Prothesenverschleiß immer wichtiger und die Forderung an die Materialhaltbarkeit immer größer.

Die Hüftprothese besteht aus mehreren Komponenten. Für eine gute Verankerung im Oberschenkel sorgt der Prothesenschaft aus Titanlegierung. Er wird in den ausgehöhlten Oberschenkelknochen stabil und passgenau verkeilt. Dieser Prothesenschaft trägt einen kugelförmigen Oberschenkelkopf und ist Teil der stark belasteten Gleitpaarung im künstlichen Hüftgelenk.  Die beckenseitige Hüftpfanne, die die Gelenkpfanne im Beckenknochen auskleidet, hat ebenfalls eine Gleitschicht. Meistens besteht sie aus einem hochvernetztes Polyethylen (PET-Kunststoff). Als Gleitpartner für Keramikprothesen sind auch keramikbeschichtete Hüftpfannen üblich geworden.

Die Haltbarkeit einer Hüftprothese hängt vor allen von der richtigen Gleitpaarung ab. Sie ist eine Kombination von Materialien, die in der Hüftprothese direkt aneinander reiben. Das ist deswegen kritisch, weil Prothesenabrieb eine der Hauptursachen für aseptische Osteolyse ist. Diese nichtbakteriell verursachte Entzündungsreaktion, führt erst zur Ausdünnung der Knochensubstanz und später zur Prothesenlockerung. Dadurch wird die Lebensdauer der Hüftprothese potentiell begrenzt und kann zu einem Prothesenversagen mit Hüftprothesenrevision führen. Die Metall-Polyethylen-Gleitpaarung in Verbindung mit einer Langschaftprothese, wird als Standard-Hüftprothese eingesetzt. Da bei diesem Prothesentyp die größten Erfahrungen vorliegen. Dabei besteht der Kopf und die Pfanne aus Metall, die Pfanneneinlage ist aus Kunststoff gefertigt. Hierbei handelt sich um eine sogenannte Hart-Weich-Gleitpaarung. Ein härterer Gelenkpartner (Prothesenkopf aus Metall oder Keramik) trifft auf einen weicheren Gelenkpartner (Pfanneninlay aus Polyethylen). Um den Verschleiß der Hüftprothese zu minimieren und die Haltbarkeit zu verbessern, wurden auch Hart-Hart-Gleitpaarungen entwickelt. Das sind zwei gleich harte Gelenkpartner (beide aus Metall oder Keramik), die ineinanderlaufen. Man kann bei dieser Einlage von einem Abrieb von circa 0,1 mm pro Jahr ausgehen. Die Partikel lösen auch eine Reaktion aus, die durch beschleunigten Knochenabbau die Verankerung der Hüftprothese im Knochen lockert.

Ziel ist es, Gleitpaarungen zu entwickeln, die möglichst wenig Abrieb erzeugen. Eine andere vielversprechende Paarung ist die Keramik-Keramik-Paarung bei einer Hüftprothese. Hüftprothesen, die mit verschleißfester Keramik ausgerüstet sind, bieten Patienten eine hochwertige Versorgung, die ihnen die Möglichkeit der Wiedererlangung eines hohen Maßes an Lebensqualität über einen langen Zeitraum eröffnet. Keramik hat sich aufgrund verschiedener Vorteile im Langzeiteinsatz besonders bewährt. Keramische Kugelköpfe und Pfanneneinsätze bieten insbesondere aktiven und jüngeren Patienten sowie Patienten mit Metallallergie die bestmögliche Lösung.

Vorteile von Gleitpaarungen

Vor allem für jüngere Patienten, unter 60 oder sogar 50 Jahren, suchen nach haltbareren Hüftprothesen. Hier bietet sich schon seit vielen Jahren die Keramikgleitpaarung an. Keramikoberflächen sind wesentlich härter und glatter als Metall- oder gar PET-Gleitpaarungen. Bei der reinen Keramik-Gleitpaarung tritt kein Plastik- oder Metallabrieb auf. Das Risiko einer Prothesenlockerung ist deutlich minimiert. Der im Vergleich zu allen anderen Gleitpaarungen geringe Abrieb hat im Körper keine negativen Auswirkungen und verhält sich biologisch neutral. Insgesamt hat Keramik eine hohe Verträglichkeit und ist sehr abriebfest. Diese ist besonders für jüngere Patienten gedacht, die extrem hohe Belastungsanforderungen an das Implantat sprich die Hüftprothese stellen. Keramikkugelköpfe verringern den Abrieb in Polyethylen-Pfanneneinsätzen auf deutlich weniger als 0,1 mm. Außerdem kann die Keramikoberfläche im Gegensatz zur Metalloberfläche nicht zerkratzen. Die Keramik/Polyethylen-Gleitpaarung reduziert die Rate von Implantatslockerungen und Wiederholungsoperationen, sowie damit verbundene Komplikationen im Vergleich zu einer Metall/Polyethylen Gleitpaarung um das 2 bis 5fache.

Nachteile von Gleitpaarungen

Eine neue Analyse des englisch-walisischen Endoprothesenregisters bestätigt die erhöhte Rate von Revisionen nach Implantation von Totalendoprothesen (TEP) der Hüfte mit Metall-auf-Metall-Gleitpaarungen. Laut der Publikation im Lancet steigt das Risiko mit der Größe des implantierten Hüftkopfes. Diese Endoprothesen wurden entwickelt, um die Haltbarkeit des Gelenkersatzes bei jüngeren Patienten zu verbessern und die Gefahr von Dislokationen zu vermindern. Erreicht werden sollte dies durch Gelenkköpfe mit einem größeren Durchmesser. Mit konventionellen Keramikprothesen waren große Hüft-TEP nur schwer durchführbar. Da aufgrund der Prothesengröße die Herstellungskosten deutlich ansteigen und gleichzeitig das Risiko von Materialbrüchen in der Keramik zunimmt. Diese Gleitpaarungen aus einer Kobalt-Chrom-Legierung, schienen beide Probleme zu lösen. Denn eine materialbedingte Größenbeschränkung gibt es nicht und eine Materialermüdung war nicht zu befürchten. Die Ingenieure haben jedoch übersehen, dass es beim Gleiten der Gleitpaarungen zu einem feinen Abrieb von Metall-Partikeln kommt. Abriebpartikel können unter Umständen gesundheitsschädlich sein, wenn die Partikel in die Blutzirkulation gelangen und sich in Organe ablagern können.

Ein weiterer Nachteil ist, dass Abriebpartikel die Hauptursache für Knochenauflösungen, in der Verbindung von Implantat und Knochen oder Knochenzement sind. Sie fördern somit die Lockerung der Implantate beziehungsweise der Hüftprothese. Ein Abrieb von 0,1 mm pro Jahr kann bei Metall/Kunststoffpaarungen erwartet werden. 0,01 mm sind bei Metall-Metallpaarungen möglich. Die Partikel lösen auch eine Reaktion aus, die durch beschleunigten Knochenabbau die Verankerung der Hüftprothese im Knochen lockert. Ziel ist es daher, Gleitpaarungen zu entwickeln, die möglichst wenig Abrieb erzeugen. Die klinischen Ergebnisse sind zwar gut, wenn gleich in einigen Untersuchungen die möglicherweise toxische Wirkung von Metallabrieb auf den Körper nicht ausgeschlossen werden konnte. Deswegen wird bei Frauen im gebärfähigen Alter vollständig auf Metall-Metall-Prothesen verzichtet. Auch bei jüngeren männlichen Patienten erfolgt der Einsatz eher zurückhaltend.

Ein weiterer Nachteil ist das Brechen der Keramikteile, da das Material hart und spröde ist. Bei sehr hoher Belastung, anders als Metall oder Plastik die nicht elastisch deformiert sind, kann Keramik leichter brechen. Das führt gelegentlich bei einer Hüftprothese zu einem Prothesenversagen. Dieses Risiko wurde bei älteren Keramik-Gleitpaarungen mit ca. 1:10.000 angegeben. Deswegen waren Orthopäden beim Einsatz der Keramikgleitpaarung eher zurückhaltend. In den letzten Jahrzehnten wurden aber Hochleistungskeramiken mit deutlich verbesserter Bruchsicherheit entwickelt. Immer mehr Patienten zwischen 40 und 60 Jahren, entscheiden sich für eine Keramik-Hüftprothese.

Alle Vor- und Nachteile zusammengefasst:

Gleitpaarungsmaterial                       Vorteile                                                    Risiken

Quervernetztes Polyethylen             Hoher Abriebwiderstand                Defizite in anderen

Keine Toxizität, vielfältige              Materialeigenschaften (hoher

Inlay-Optionen                                     Anteil an Materialfehlern),

gesteigerte Bioaktivität der

Abriebpartikel

Metall – Metall                                          Sehr hoher Abriebwiderstand     gesteigerte Ionenspiegel,

bevorzugt größere                              Hypersensitivitätsreaktionen

Durchmesser (reduziert den         vom Spät-Typ, karzinogene

Abrieb), lange Erfahrung                 Potenz

Keramik – Keramik                                 Höchster Abriebwiderstand,        Empfindliche Positionierung,

keine Toxizität, lange                        Materialabsplitterung, Risiko

Erfahrung in vivo                                 von Materialbrüchen

Modernes Polyethylen-                       Hoher Abriebwiderstand                Empfindliche Positionierung,

Keramik                                                        Keramikkopf zeigt bessere              Materialabsplitterung, Risiko

Lubrikations-und                                von Materialbrüchen

Friktionseigenschaften als

Metallkopf (geringe Reibung)

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